DE2340362A1

DE2340362A1 - DEVICE FOR PERFORMING DIALYSIS AND SIMILAR SEPARATION PROCEDURES

Info

Publication number: DE2340362A1
Application number: DE19732340362
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Rank Organization Ltd
Current assignee: Rank Organization Ltd
Priority date: 1972-08-09
Filing date: 1973-08-09
Publication date: 1974-02-21
Also published as: BE803432A; IT996601B; NL7310989A; JPS49123987A; GB1428976A

Description

Case HW/85Case HW / 85

GB-PA37O77/72GB-PA37O77 / 72

vom 9. August 1972dated August 9, 1972

The Rank Organisation Limited
IIillbank Tower, Millbank
London, S. W. 1, EnglandThe Rank Organization Limited
IIillbank Tower, Millbank
London, SW 1, England

Vorrichtung zur Durchführung der Dialyse und ähnlicher Trenn- '· verfahrenApparatus for carrying out the dialysis and similar separation 'procedure ·

Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung der Dialyse und ähnlicher Trennverfahren, beispielsweise die Trennung von Proteinmolekülen von Zellen,The invention "relates to an apparatus for performing the Dialysis and similar separation processes, for example the separation of protein molecules from cells,

Eine Vorrichtung zur Durchfuhrung der Dialyse, wie sie gegenwärtig aufgebaut ist, v/eist eine halb-durchlässige Membran auf, die zwei Flüssigkeit enthaltende Räume trennt. Der eine Raum ist dafür vorgesehen, eine Flüssigkeit zu enthalten, die zur Vereinfachung als Donorflüssigkeit bezeichnet wird, und der andere Raum enthält die Rezipientenflüssigkeit. Die Flüssigkeiten können in den Räumen in Bewegung sein, die dann als Kanäle ausgeoildet sein können. Der Durchtritt von Molekülen von der Donorflüssigkeit in die Rezipientenflüssigkeit wird durch Diffusion durch die Membran aufgrund eines Konzentrationsgradienten bewirkt, der über der Membran vorhanden ist.A device for carrying out dialysis as it is currently used is constructed, v / eis a semi-permeable membrane separating two liquid-containing spaces. Which is a room intended to contain one liquid, called the donor liquid for simplicity, and the other Space contains the recipient liquid. The liquids can be in motion in the rooms, which can then be designed as channels. The passage of molecules from the donor liquid into the recipient liquid is by diffusion caused by the membrane due to a concentration gradient that is present across the membrane.

Die an sich bekannte Vorrichtung leidet unter mehreren Mängeln. Einige bestehen darin, daß die Durchtrittr_:gesehwindigkeit durch den Konzentrationsgradienten bestimmt wird, der über der Membran;' vorhanden ist. Wenn die betreffenden JJTdssigkeiten in einem ge- ; sehlossenen Kreis fließen, ändert sich ihr Konzentrationsgra- iThe device known per se suffers from several shortcomings. Some consist in that the speed of passage through the concentration gradient across the membrane is determined; ' is available. If the affairs in question are in a common; flow in a closed circle, their concentration level changes

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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dient in der Übertragungsgeschwindigkeit. Die Änderung der JDurchtrittsgeschwindigkeit ist exponentiell, so daß gegen Ende ■der Dialyse die Durchtrittsgeschwindigkeit sehr gering ist. Es muß Sorgfalt darauf verwendet werden, sicherzustellen, daß die Drücke an. beiden Seiten der Membran gleich groß sind, damit keine Flüssigkeitsströmung durch die Poren der IJembran stattfindet. Wegen der geringen Durchtrittsgeschwindigkeit, insbe-I sondere gegen Ende der Dialyse, muß die Oberfläche der Ilembran verhältnismäßig groß sein, xind für den Abschluß der Dialyse muß eine verhältnismäßig lange Zeit vorgegeben werden.is used in the transmission speed. The change in the rate of passage is exponential, so that towards the end of dialysis the rate of passage is very low. Care must be taken to ensure that the pressures are on. Both sides of the membrane are the same size, so that no fluid flow through the pores of the membrane takes place. Because of the low rate of passage, especially towards the end of dialysis, the surface of the membrane must be relatively large, and a relatively long time must be set for the completion of the dialysis.

Ein erheblicher technischer Portschritt könnte eraielt werden, j wenn die Dialysegeschwindigkeit beschleunigt werden könnte. Es \ ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchfüh- j rung der Dialyse und ähnlicher Trennungsverfahren anzugeben, bei der die Trennungsgeschwindigkeit nicht nur über die normale Ge- : schwindigkeit, bei der die Trennung über einer bestimmten ilembran unter vorgegebenen Bedingungen stattfindet, erhöht werden, sondern auch die Geschwindigkeit der Trennung gesteuert werden kann. 'A significant technical step could be achieved if the dialysis speed could be accelerated. There \ is therefore an object of the invention to provide a device for carrying j tion to provide the dialysis and similar separation process, wherein the separation rate not only of the normal overall: speed at which the separation takes place over a certain ilembran under predetermined conditions, increased but also the speed of separation can be controlled. '

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist wenigstens zwei Kammern, | die eine Flüssigkeit enthalten können, eine halb durchlässige Membran, die eine Trennwand zwischen den Kammern bildet, und zwei Elektroden auf, die auf gegenüberliegenden Seiten der Ilembran liegen, wobei die Elektroden an die entgegengesetzten Pole einer Stromquelle angeschlossen werden können, um ein elektrisches Feld über der Ilembran zu erzeugen.The device according to the invention has at least two chambers, | which may contain a liquid, a semi-permeable membrane that forms a partition between the chambers, and two electrodes that lie on opposite sides of the ilembrane, with the electrodes on opposite poles a power source can be connected to an electrical Generate field over the ilembrane.

Die Elektroden können perforiert sein.The electrodes can be perforated.

Es können auch Einrichtungen vorgesehen sein, um den Abstand zwischen den Elektroden und zwischen jeder Elektrode und der Membran zu variieren.Devices can also be provided for the distance to vary between the electrodes and between each electrode and the membrane.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist sehematisch in der beiliegenden Zeichnung gezeigt, in der Kanäle 1 und 2 mit halb-An embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawing, in which channels 1 and 2 with half

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

kreirsföruigeiu Quere; clmitt dargestellt eiiid, die tat einander vernunden sind, wobei eine halb durchlässige Ileubran 3 die Hanäle trennt. Die durch die beiden Kanäle gebildeten Durchgänge und die Ileubran bilden zvyei Kaiamern, die mit der Donorflüssigkeit bzw. der Reaipientenflüssigkeit gespeist werden können. Elektroden 4 und 5 sind lait den entgegengesetzten Polen einer Stromquelle verbunden.kreirsföruigeiu Quere; clmitt shown eiiid, which are actually connected to each other, with a semi-permeable ileubran 3 separating the canals. The passages formed by the two channels and the ileubran form zvyei kaiamern that can be fed with the donor liquid or the reagent liquid. Electrodes 4 and 5 are connected to the opposite poles of a power source.

Das über der Ilembraii \ erzeugte, elektrische Feld zwischen den ^lelctroden 4 und 5 Deschleunigt die Bewegung der Lloleküle erheblich. Die kleineren Ilolelcüle, die von den großen Ilolekülen, beispieloweise Proteinen, getrennt werden sollen, haben gewöhnlich eine elektrische Ladung, wenn sie in Lösung sind. Diese Lloleküle werden dann von den entsprechenden Elektroden abgestoßen oder αϊ,;; ε ζ or en. Positiv und negativ aufgeladene lloleküle werden daher -jchnell von einander getrennt, da sie ,3ich in entgegengesetzten Dichtungen bewegen. Zusätzlich dazu wird die Durchtrittsge-F-clr./i.idickeit in einigen Fällen uin einige Größenordnungen erhöht. Auch ist die Durchtrittsgeschwindigkeit direkt proportional zu der angelegten Potentialdifferenz zwischen den Elektroden, Gp da3 die Gesautempfindlichkeit der Vorrichtung durch die Potcntialdifferenz zwischen den Elektroden 4 und 5 gesteviert v/erden kam. V/emi die Vorrichtung so ausgeführt ist, daß der Abstand der Elektroden von einander uiid von der Ileinbran variiert werden kann, steht ein weiterer Steuerparameter zur Verfügung.The field above the Ilembraii \ generated between the electrical ^ lelctroden 4 and 5 the movement of the Deschleunigt Lloleküle considerably. The smaller molecules which are to be separated from the larger molecules, for example proteins, usually have an electrical charge when they are in solution. These molecules are then repelled by the corresponding electrodes or αϊ, ;; ε ζ or en. Positively and negatively charged molecules are therefore quickly separated from one another, since they move in opposite seals. In addition to this, the passage F- clr./i.idickeit is increased by several orders of magnitude in some cases. The speed of passage is also directly proportional to the applied potential difference between the electrodes, Gp because the overall sensitivity of the device was increased by the potential difference between the electrodes 4 and 5. If the device is designed in such a way that the distance between the electrodes and the width of the membrane can be varied, a further control parameter is available.

V/ährend Proteine mit großem Molekulargewicht nicht in der Lage sind, Dialysemeubranen zu durchwandern, können Ilerabraneii rait Porengröioen hergestellt werden, die, obwolil sie groß genug sind, u:i solch großen Ilolekülen den Durchtritt zu gestatten, zu klein niiid, uu Zellen dLirchzulassen. Es ist dalier möglich, geladene Proteinnoleküle von Zellen nach deuiselben Prinzip zu trennen, obwohl diener Prozeß keine Dials^se ist. Die erfindungsgeaäße Vorrichtung ist für den Betrieb in jeder Größenordnung von deu ::lei us ten Laborbrtrieb bis zv. der größten industriellen Anlage anv/e idbai". 'While proteins of large molecular weight are unable to cross dialysis membranes, pore sizes can be produced which, although large enough to allow such large molecules to pass through, are too small to allow cells to pass through . It is then possible to separate charged protein molecules from cells according to the same principle, although the process is not a dialysis. The device according to the invention is suitable for operation in any order of magnitude from deu :: lei us th Laborbrtrieb to zv. the largest industrial plant anv / e idbai ". '

409808/0941 BAD ORIGINAL409808/0941 BATH ORIGINAL

Ec können Eiarichtuii^e:.! vorgeselicu seia, un: die PolaritlVt des eu l'^leldeG 3v/iscliei verGch.iede:ie^i Lie3probe:i oder Bcje.i uuzukelarea, ma die Leiv±>rauflachen frei zu uaclien.Ec can Eiarichtuii ^ e:.! vorgeselicu seia, un: the polarity of the eu l ' ^l eldeG 3v / iscliei verGch.iede: ie ^ i Lie3probe: i or Bcje.i uuzukelarea, ma die Leiv ±> rauflachen freely to uaclien.

409808/0941 _{MD 0R1GINAL} 409808/0941 _{MD 0R1GINAL}

Claims

P a t e α "fc a λ v, j r L-. Cue

1. Provision for carrying out dialysis and similar separation processes with two tubes, which can contain a liquid, and a semi-permeable tube, which is arranged as a separating wall between the emperors, characterized by the fact that a Slektrodoxi (4, j) on the ent epr e hurrying, Cs ^ enc.overlying sides of the TIeiiibraa (3) arranged, v / odu'cli an ele ^ trischec field "LUber der! [Enbraa (3) anle. r: bar

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that each Kar.iier is a channel (1, 2), which the flow of an Etröuung allowed.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that each electrode (4, '}) is encapsulated in an electrically insulating material (C, 7).

\ _r Provision according to one of the preceding claims, characterized in that the electrode :! (4, 5) are perforated.

'j, A device according to one of the preceding Aiinprüche, characterized da3 the distance between each electrode (4, 5) and (3) individually to the Heubran is verU.nderbar.

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BAD ORtG(NALBAD ORtG (NAL

L e e r s e i t eL e r s e i t e